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Draufsicht im Vergleich der drei Flansch-Modi der GT2-Riemenscheibe (pulley / idler / none)

GT2-Zahnriemenscheiben-Leitfaden: Zähne, Riemenbreite & Flanschmodi

GT2-Zahnriemenscheiben sind Riemenscheiben mit 2 mm Teilung für Zahnriemen und in 3D-Druckern sowie in der Robotik weit verbreitet. Die häufigste Ausführung sind 20 Zähne (20T), 6 mm Riemenbreite und 5 mm Bohrung, kombiniert mit NEMA17-Schrittmotoren als Antriebswelle für CoreXY- und kartesische Mechaniken. Dieser Leitfaden erklärt den grundlegenden Aufbau einer mit meta-matic erzeugten GT2-Riemenscheibe, die Wahl zwischen den drei Flansch-Modi pulley / idler / none, die Auswahl von Zähnezahl und Riemenbreite sowie Hinweise zum 3D-Druck.

Was ist eine GT2-Riemenscheibe?

GT2 ist eine Zahnriemen-Norm, die aus der PowerGrip-Reihe der Gates Corporation hervorgegangen ist und heute, einschließlich kompatibler Nachbauten, weit verbreitet ist. Sie verwendet ein gekrümmtes (kreisbogenförmiges) Zahnprofil statt eines trapezförmigen und eignet sich daher besonders gut für geräuscharme, spielfreie und hochpräzise Positionierung. Verwandte Varianten wie GT1.5 (1,5 mm Teilung) und GT3 (3,0 mm Teilung) existieren ebenfalls.

Bemaßungszeichnung des GT2-Zahnprofils (Modell mit 20 Zähnen, ohne Flansch)
Abb. 1: GT2-Zahnprofil. Teilung, Zahnhöhe sowie Fuß- und Kopfradius sind durch die Norm festgelegt.

Der GT2-Riemenscheiben-Generator von meta-matic verwendet intern feste Normparameter; Sie müssen lediglich vier Angaben machen: Zähnezahl / Riemenbreite / Bohrungsdurchmesser / Flansch-Modus.

GT2-Riemenscheibe-Generator
GT2-Riemenscheibe-GeneratorGT2 PULLEYhttps://meta-matic.com/de/3d/gt2-pulley/
Basierend auf gebräuchlichen GT2-Maßen
Dieses Werkzeug erzeugt GT2-kompatible Formen auf Basis verbreiteter Abmessungen. Da zwischen Herstellern und Produktgenerationen feine Unterschiede bestehen, sollte der Eingriff bei Präzisionsanwendungen stets mit einem realen Riemen überprüft werden.

Wahl zwischen den drei Flansch-Modi

Der GT2-Riemenscheiben-Generator stellt drei Modi zur Wahl, die sich in der Kombination aus Flanschen (seitlichen Führungsrändern) und einer verlängerten Nabe unterscheiden. Wählen Sie die Form, die am besten zu Ihrer Anwendung passt.

pulley — mit verlängerter Nabe

3D-Modell einer GT2-Riemenscheibe im pulley-Modus (beidseitige Flansche plus axial verlängerte zylindrische Nabe)
Abb. 2: `pulley`-Modus. Zusätzlich zu den Flanschen gibt es eine axial verlängerte Nabe.

idler — gezahnte Umlenkrolle (für Spannung, beidseitig bordscheibengeführt)

3D-Modell einer GT2-Riemenscheibe im idler-Modus (mit beidseitigen 1,5 mm dicken Flanschen)
Abb. 3: `idler`-Modus. Beidseitig werden automatisch 1,5 mm hohe Flansche hinzugefügt.

none — ohne Flansch

3D-Modell einer GT2-Riemenscheibe ohne Flansche (20 Zähne, 6 mm Riemenbreite, 5 mm Bohrung)
Abb. 4: `none`-Modus. Der einfachste gezahnte Zylinder.
Schnellauswahl der Modi
Wir empfehlen pulley für Antriebswellen wie Motorwellen sowie für leistungsübertragende Abtriebswellen, idler für die Spannungseinstellung und Riemenführung und none, wenn Sie komplexe Formen von Grund auf neu entwerfen.

Leitfaden zur Parameterauswahl

Wahl der Zähnezahl

Die Zähnezahl lässt sich im Bereich von 16 bis 120 vorgeben. Weniger Zähne ergeben eine kompaktere, für hohe Drehzahlen geeignete Riemenscheibe, während mehr Zähne einen größeren Durchmesser und damit einen größeren Umschlingungswinkel des Riemens liefern.

Vergleich von GT2-Riemenscheiben mit unterschiedlicher Zähnezahl (Draufsicht 20/40/60 Zähne)
Abb. 5: Vergleich des Außendurchmessers bei unterschiedlicher Zähnezahl
Hinweise zur Wahl der Zähnezahl
Dieser Generator kann keine GT2-Riemenscheiben mit weniger als 16 Zähnen (16T) erzeugen. Dahinter steht die physikalische Mindest-Biegeradius-Grenze der GT2-Riemen: Bei kleineren Scheiben steigt die Biegebelastung des Riemens. Im Hinblick auf Riemenlebensdauer und Positioniergenauigkeit empfehlen sich Scheiben ab 20T.

Verfahrweg pro Umdrehung und steps/mm

steps/mm = (Motorschritte pro Umdrehung × Mikroschritte) ÷ (Zähnezahl der Scheibe × Riementeilung)

Da GT2-Riemen eine Teilung von 2 mm haben, lässt sich der Weg pro Umdrehung als „Zähnezahl × 2 mm" berechnen. Dieser Wert wird bei der Konfiguration der 3D-Drucker-Firmware benötigt.

ZähneWeg pro UmdrehungTypischer Einsatz
16T32 mmKompakte Mechaniken, Direktantriebe (wenn Bauraum Vorrang hat)
20T40 mmStandard für 3D-Drucker (in Voron-/Ender-Familien breit verbreitet)
40T80 mmUntersetzungsstufen, Abtriebsseite bei hohen Drehmomenten
Tab. 1: Zähnezahl und Weg pro Umdrehung der GT2-Zahnriemenscheibe (Riementeilung 2 mm)

Die 20T-GT2-Riemenscheibe ist in 3D-Druckern am weitesten verbreitet. Bei 40 mm Weg pro Umdrehung ergibt die steps/mm-Berechnung in Kombination mit dem Schrittwinkel eines Schrittmotors saubere Werte — der Grund, weshalb 20T-GT2-Riemenscheiben in 3D-Druckern der Voron- und Ender-Familie weit verbreitet sind.

Mikroschritt-Einstellungen
NEMA17-Schrittmotoren haben einen Schrittwinkel von 1,8°, also 200 Schritte pro Umdrehung. Über die Mikroschritt-Einstellung am Motortreiber lassen sich gleichmäßige, hochpräzise Bewegungen erzielen. steps/mm und Verfahrweg lassen sich mit dem steps/mm-Rechner von meta-matic berechnen.

Wahl der Riemenbreite

Die Riemenbreite lässt sich im Bereich von 3,0–20,0 mm vorgeben. Handelsübliche GT2-Riemen gibt es typischerweise in den Breiten 6 mm / 9 mm / 15 mm; passen Sie die Riemenbreite der Scheibe an den vorgesehenen Riemen an. Serienscheiben sind etwas breiter als der Riemen selbst ausgelegt.

Vergleich der Riemenbreite von GT2-Riemenscheiben (Seitenansicht 6 mm / 9 mm / 15 mm)
Abb. 6: Vergleich der Riemenbreite. Wählen Sie die Variante, die zu einer genormten Riemenbreite passt.

Wahl des Bohrungsdurchmessers

Der Bohrungsdurchmesser lässt sich von 0 bis 100 mm vorgeben; mit 0 entsteht eine GT2-Riemenscheibe ohne Bohrung. Grundregel ist, den Durchmesser an den Motorwellendurchmesser anzupassen; +0,1 bis 0,2 mm größer kann die Schrumpfung beim 3D-Druck ausgleichen.

Bei Passfedernuten oder D-Wellen
Dieser Generator unterstützt nur kreisförmige Bohrungen. Wenn Sie Wellen mit besonderen Profilen wie Passfedernuten, D-Wellen oder Keilwellen aufnehmen müssen, setzen Sie den Bohrungsdurchmesser auf 0 und führen anschließend eine Nachbearbeitung in einer CAD-Software wie Fusion 360 oder FreeCAD durch.

Nabe (nur im `pulley`-Modus)

Im pulley-Modus lassen sich Durchmesser und Breite der Nabe vorgeben. Wird der Nabendurchmesser auf auto gesetzt, wird er automatisch dem Flanschdurchmesser angepasst. Für Konstruktionen mit Madenschraube ist es bewährt, den Nabendurchmesser etwa 10 mm größer als die Welle und die Nabenbreite mit 10–20 mm anzugeben.

GT2-Riemenscheibe erzeugen

Mit dem GT2-Riemenscheiben-Generator von meta-matic können Sie eine STEP-Datei sofort herunterladen, indem Sie die Parameter einfach im Browser eingeben.

  1. Motorwellendurchmesser und Riemenbreite prüfen

    Prüfen Sie den Wellendurchmesser des eingesetzten Motors (z. B. 5 mm bei NEMA17) und die Breite des zugehörigen GT2-Riemens (Standardwert 7 mm ist 1 mm breiter als ein 6-mm-Riemen).
  2. Flansch-Modus festlegen

    Wählen Sie pulley für die Antriebsseite, idler für Spann- und Umlenkrollen und none, wenn Sie eine komplexe Riemenscheibenform von Grund auf neu entwerfen.
  3. Zähnezahl festlegen

    Leiten Sie sie aus dem gewünschten Übersetzungsverhältnis oder dem benötigten Drehmoment ab. Mit dem Übersetzungsverhältnis-Rechner lässt sich die Übersetzung aus dem Zähnezahlverhältnis von Antriebs- und Abtriebsscheibe bestätigen.
  4. Im Generator erzeugen und herunterladen

    Geben Sie die obigen Werte ein und klicken Sie auf „STEP-Datei herunterladen"; die STEP-Datei wird automatisch geladen. Möchten Sie die Form vorab prüfen, wählen Sie „STEP-Modell anzeigen", kontrollieren das 3D-Modell und laden es anschließend manuell herunter.
  5. In CAD-Software öffnen und prüfen

    Öffnen Sie die Datei in Fusion 360 / SolidWorks / FreeCAD u. ä. und prüfen Sie Maße und Eingriff in der Baugruppe.
GT2-Riemenscheibe-Generator
GT2-Riemenscheibe-GeneratorGT2 PULLEYhttps://meta-matic.com/de/3d/gt2-pulley/

Hinweise zum 3D-Druck

Da GT2-Riemenscheiben kleine, feine Zähne besitzen, kommt es auf die 3D-Druck-Einstellungen an. Eine Schichthöhe von 0,16 mm oder weniger, ein Düsendurchmesser von 0,4 mm oder weniger sowie eine reduzierte Druckgeschwindigkeit im Bereich der Zahnspitzen ergeben präzise Zahnprofile.

Wenn der Riemen durchrutscht
Rutscht die Antriebsscheibe durch, prüfen Sie Riemenspannung und Madenschrauben-Fixierung. Der Wechsel auf ein reibungsstärkeres, verschleißfesteres Filament (z. B. TPU) kann die Situation manchmal verbessern.

Häufig gestellte Fragen

QSind „GT2" und „2GT" dasselbe?
In der Praxis werden sie als im Wesentlichen identisch behandelt. „GT2" stammt von der Gates-Marke PowerGrip GT2, während kompatible und generische Produkte häufig mit „2GT" gekennzeichnet sind. Da die Spezifikationen — 2,0 mm Teilung und ein gekrümmtes Zahnprofil — identisch sind, lassen sich GT2-Riemen und 2GT-Scheiben in der Regel unverändert kombinieren.
QWorin unterscheiden sich GT2, MXL und T2.5?
MXL (Teilung 2,032 mm) und T2.5 (Teilung 2,5 mm) sind nicht kompatibel mit GT2. Auch das Zahnprofil unterscheidet sich, daher müssen Riemen und Scheibe auf jeden Fall derselben Norm entsprechen. GT2 verwendet ein gekrümmtes Zahnprofil mit hoher Genauigkeit und geringem Flankenspiel — der Grund, warum es in 3D-Drucker- und CNC-Bauteilen weit verbreitet ist.
QHaben die Zähne eine Vorder-/Rückseite?
Die Zähne der GT2-Riemenscheibe sind symmetrisch, daher gibt es weder eine Vorder-/Rückseite noch eine vorgeschriebene Drehrichtung.
QWie berechne ich den Abstand zwischen zwei Riemenscheiben?
Sind Riemenscheiben und Riemen bereits ausgewählt, können Sie den GT2-Achsabstandsrechner verwenden. Sie geben einfach Zähnezahl und Riemenlänge ein und der Achsabstand zwischen den GT2-Scheiben wird automatisch berechnet.
Q16T oder 20T — was wählen?
Im Zweifel ist 20T die sicherere Wahl. Mit 40 mm Weg pro Umdrehung ergeben sich saubere ganzzahlige steps/mm-Werte, und 20T ist in CoreXY- und kartesischen Mechaniken als Direktantriebsscheibe weit verbreitet. 16T ist die richtige Wahl, wenn Sie bei gleichem Übersetzungsverhältnis eine kompaktere Scheibe wünschen — beachten Sie aber, dass die stärkere Riemenkrümmung die Riemenlebensdauer tendenziell etwas verkürzt.
QSind 3D-gedruckte Riemenscheiben praxistauglich?
Ja — für Hobby- und Prototypenanwendungen sind sie praxistauglich. In PLA oder PETG gedruckte GT2-Riemenscheiben werden in Prototypen mit niedriger Drehzahl und Last sowie in Hobbyrobotern vielfach verwendet. Bei hohen Drehzahlen, hohen Lasten oder Dauerbetrieb kann der Zahnflankenverschleiß jedoch schneller voranschreiten als bei Aluminiumscheiben.

Verwandte Ressourcen

Für alle, die tiefer einsteigen möchten, finden Sie hier verwandte Werkzeuge und Referenzmaterialien.